Источник питания с защитой то перегрузки

 

О и И С А Н--И"-"Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик,„>71>3871 ф

/«К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.0379 (21) 2731755/24-07 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 150980. Бюллетень Ì9 34

Дата опубликования описания 150980 (51) М. Кл.

G 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Романенко, В.A.Òåðåõoâ и И.В.Матвеев (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания, а более конкретно к полупроводниковым стабилизаторам напряжения с двойным регулированием — импульсным и линей- 5 ным, используемым для питания радиоэлектронных устройств, подверженных аварийным состояниям.

Известен стабилизатор, в котором для уменьшения мощности рассеяния 10 на регулирующем элементе в режиме короткого замыкания на усилитель сигнала защиты подают запирающее смещение, пропорциональное выходному напряжению стабилизатора (1) . 15

Однако это значительно ухудшает выходную характеристику стабилизатора иэ-за пропорциональной зависимости максимальной величины выходного тока от выходного напряжения, 20 кроме того, все линейные стабилизаторы обладают сравнительно низким КПД из-за потерь мощности в регулирующем элементе, что особенно сказывается при широком диапазоне регули- 25 рования выходного напряжения.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является источник питания с защитой от перегрузки, содержащий подключенный к вход- 30 ным выводам импульсный регулятор напряжения, к выходным выводам которого подключен линеный стабил:-.затор напряжения компенсационногс типа, состоящий из включенных последовательно в силовую шину линейного регулирующего элемента и датчика тока, делителя выходного напряжения, подключенного к соединенным последовательно конденсатору фильтра и источнику опорного напряжения, усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делителя выходного напряжения, а выход — ко входу линейного регулирующего элемента, и из блока линейной защиты, выход которого подключен ко входу линейного регулирующего элемента, а вход — к выходу датчика тока (2) .

Однако при значительных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыканиях на выходе импульсный регулятор не успевает снизить напряжение на лннейном стабилизаторе всед за выходным и на линейном регулирующем элементе выделяется пиковая мощность, многократно превышающая номинальную в рабочем режиме.

Длительность ее воздействия определяется запаздыванием обратной связи

763871

I5

65 1 н импульсном регуляторе и постоянной . времени разряда его выходного фильтра. Сочетание этих факторов приводит к выходу из строя линейного регулирующего элемента стабилизатора. цель изооретения — повышение надежности защиты стабилизатора.

Укаэанная цель достигается тем, что в источнике питания с защитой от перегрузки в линейный стабилизатор напряжения введена .цепочка, включенная параллельно конденсатору фильтра и состоящая из последовательно соединенных первого диода, включенного в прямом направлении, и конденсатора, точка соединения которых подключена через введенный стабилитрон к инвертирующему входу усилителя обратной связи,и через второй введенный диод — ко входу линейного регулирующего элемента, при этом источник опорного напряжения через нерхнее плечо делителя выходного напряжения зашунтиронан третьим введенным диодом.

Быстрое запирание линейного регулирующего элемента, при опасных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыканиях н нагрузке, на вермя отработки импульсного регулятора напряжения, достигаемое такой защитой, позволяет снизить пиковую мощность, выделяющуюся на линейном регулирующем элементе на нремя ее воздействия до безопасной величины, чем достигается надежная защита стабилизатора при всех видах перегрузки.

На фиг. 1 изображена электрическая схема источника питания с защитой от перегрузок; на фиг. 2 — его нагрузочная характеристика.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, делитель выходного напряжения на резисторах 2 и 3, дифференциальный усилитель 4 обратной связи, линейный регулирующий элемент 5, конденсатор 6 фильтра, датчик 7 тока и блок 8 линейной защиты, которые образуют линейный стабилизатор 9 напряжения компенсационного типа, на входе которого включен импульсный регулятор напряжения 10 с обратной связью с элемента 5. Иннертирующий вход усилителя 4 через стабилитрон 11 соединен со средней точкой цепочки, подключенной параллельно выходу стабилизатора, состоящего из последовательно включенных диода 12 и конденсатора

13. При этом средняя точка цепочки

12 и 13 соединена через диод 14 со входом элемента 5, а неинвертирующий вход усилителя 4, соединенный с выходом делителя 2 и 3, шунтирован диодом 15. Регулятор 10 содержит ключевой регулирующий элемент 16, ныходной фильтр из дросселя 17, конденсатора 18, блокирующего диода 19, разрядного резистора 20 и устройство

21 управления элементом 16 по сигналу обратной связи с элемента 5.

На фиг. 2 участок 22 нагрузочной характеристики соответствует рабочему режиму стабилизатора, участок 23 — режиму медленных перегрузок, участок 24 — быстрому запиранию линейного регулирующего элемента в случае значительных скачкообразных перегрузок и внезапных коротких замыканий на выходе стабилизатора, участок 25 — отпиранию линейного регулирующего элемента после окончания действия защиты.

Устройство работает следующим образом.

При сравнительно медленном увеличении тока в нагрузке выше установленной величины J .выходной сигнал датчика 7 тока поступает на вход устройства 8 линейной защиты, выходной сигнал которого ограничивает проводимость элемента 5 и стабилизатор переходит н режим стабилизации тока по участку 23 (фиг. 2), выдерживая перегрузку вплоть до короткого замыкания н йагрузке. loê короткого замыкания 3„, ввиду дейстния устройства 8 линейной защиты, незначительно превышает установленную неличину ЗЭ, напряжение на регулирующем элементе 5 остается в рабочем диапазоне, и как следствие этого, мощность на регулирующем элементе 5 незначительно превышает номинальную.

В случае значительных скачкообразных перегрузок стабилзатора, вызывающих скачок напряжения на выходе, превышающий по величине рабочее напряжения стабилитрона 11, через последний с конденсатора 13 на иннертирующий вход усилителя 4 поступает сигнал, вызывающий частичное запирание элемента 5. Это приводит к еще большему падению напряжений на выходе стабилизатора и усиливает действие обратной связи. Выходная характеристика стабилизатора в этом случае имеет вид участка 24 (фиг. 2). В конце лавинообразного процесса выходное напряжение и ток стабилизатора равны нулю, а к закрытому элементу 5 прилагается полное выходное напряжение регулятора 10. Так как оно значительно превышает напряжение на элементе

5 в рабочем режиме, устройство 21 закрывает элемент 16, и конденсатор 18 начинает разряжаться через резистор

20. Уменьшение напряжения вызывает ускоренный разряд конденсатора 13 чечерез диод 14 до уровня равного рабочему напряжению элемента 5, при котором дальнейшее уменьшение напряжения прекращается ввиду включения регулятора 10. Ускоренный разряд конденсатора 13 обеспечивает малое время восстановления рабочего режима стаби763871

Формула изобретения

40 лизатора, Дальнейший разряд конденса тора 13 происходит через стабилитрон

11 на входное сопротивление усилителя 4 и при достижении уровня меньшего,чем рабочее напряжение стабилитрона 11, действие обратной связи прекращается. Усилитель 4 открывает элемент 5 и стабилизатор по участку

25 нагрузочной характеристики переходит в рабочую точку на участке 23 (фиг. 2). При снятии перегрузки стаби- лизатор автоматически возвращается на участок 22 в рабочий режим. Максимальная мощность на элементе 5 выделяется в момент скачка перегрузки или короткого замыкания в нагрузке.

Ее величина определяется током перегрузки и максимальным напряжением на элементе 5 перед его закрытием, равным сумме рабочего напряжения на элементе 5 и напряжения стабилитрона

11. Так как последнее может быть вы- 20 брано относительно небольшим, -.о пиковая мощность на элементе 5 незначительно превышает мощность в рабочем режиме. Длительность ее воздействия зависит от быстродействия, усили- 25 теля 4 и времени выключения элемента

5 и практически не превосходит нескольких мкс.

Источник питания с защитой от перегрузки, содержащий подключенный к входным выводам импульсный регулятор напряжения, к выходным выводам которого подключен линейный стабилизатор напряжения компенсационного типа, состоящий из включенных последовательно в силовую шину линейного регулирующего элемента и датчика тока, делителя вьжодного напряжения, подключенного к соединенным последовательно конденсатору фильтра и источнику опорного напряжения, усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делителя выходного напряжения, а выход — ко входу линейного регулирующего элемента, и из блока линейной защиты, выход которого подключен ко входу линейного регулирующего элемента, а вход — к выходу датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты, в линейный стабилизатор напряжения введена цепочка, включенная параллельно конденсатору фильтра и состоящая из последовательно соединенных первого диода, включенного в прямом направлении,и конденсатора, точка соединения которых подключена через введенный стабилитрон к инвертирующему входу усилителя обратной связи,и через второй введенный диод— ко входу линейного регулирующего элемента, при этом источник опорного напряжения через верхнее плечо делителя выходного напряжения зашунтирован третьим введенным диодом.

Источники информации, принятые во внимание гри экспертизе

1. Катаев Б.Е. и Левинзон С.В.

Электрическая защита полупроводниковых источников питания. М., "Связь", 1977, с.89, рис. 3,14б.

2. Бальяк B.И. и др. Стабилизатор тока и напряжения с широким диапазоном регулирования. — "Приборы и техника эксперимента", Р 1, 1974, с.155156.

763871 ,л т °

АУ@„»!

ZSbli

Составитель С.Горбачева

Редактор Ю.Петрушко Техред Е.Гаврилешко Корректор В.Бутяга

Заказ 6601/15 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4